[发明专利]一种超级电容器水性电解液

说明书

技术领域

本发明属于电化学电容器领域，具体涉及一种超级电容器水性电解液，适用于在保证电解液电导率的同时提高超级电容器的低温性能及工作电压。

背景技术

电解液是超级电容器的关键材料，其性能对超级电容的内阻、寿命、倍率性能等具有重要的影响。超级电容的电解液分为酸性电解液、碱性电解液和中性电解液，酸性电解液对电极和集流体的腐蚀较大，碱性电解液又存在爬碱现象，使得密封成为难题，同时，由于酸性和碱性超级电容的离子活性较高，在充放电时电解液容易被分解，产生气体，导致电容器内部压力增大，从而造成安全隐患。

虽然水系电解液的成本较低，且采用水系电解液的电容器生产工艺简单，但该类电解液的电化学窗口较小，采用碱性或酸性电解液的水性超级电容器的工作电压一般为1.2V。由于电极在中性电解液中的析氧/析氢过电位不同，采用中性电解液的超级电容器的工作电压可以达到1.6V。

中国专利：授权公告号为CN103077834A，公开日为2013年5月1日的发明专利公开了一种基于水系中性电解液的不对称超级电容器及制备，该电容器中的电解液采用0.5mol/L 的硫酸钠溶液。虽然该发明选用水系中性电解液，具有高离子导电率、低成本、不可燃性、环境友好性等优点，但仍有以下缺陷：

该发明中电解液为水溶液，其冰点仅为零下2.5℃，该特性使得采用该水性电解液的超级电容器无法应用于气温较低的冬季，超级电容器的低温性能较差。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的超级电容器的低温性能较差的问题，提供一种能有效改善超级电容器的低温性能的超级电容器水性电解液。

为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

一种超级电容器水性电解液，该电解液的原料组成包括去离子水、中性无机电解质盐；

所述电解液的原料组成还包括低温添加剂、耐电压添加剂，所述低温添加剂的体积占电解液总体积的5%‐40%，所述耐电压添加剂的体积占电解液总体积的0.1%‐1%，所述中性无机电解质盐在电解液中的浓度为0.5‐3mol/L。

所述低温添加剂为有机醇类化合物。

所述低温添加剂为亚甲二砜、丙三醇、乙二醇、乙醇、1，3-丙二醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、三乙醇胺中的至少一种。

所述耐电压添加剂为环氧氯丙烷交联中间体、二氯丁烷交联中间体、四甲基丙二胺D-13、香草醛、苯甲醛、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯烷基酚醚中的至少一种。

所述中性无机电解质盐为Li₂SO₄·H₂O、NH₄Cl、NaC1、KC1、(NH₄)₂SO₄、NH₄NO₃、NaNO₃、KNO₃中的至少一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种超级电容器水性电解液的原料组成包括去离子水、中性无机电解质盐、低温添加剂、耐电压添加剂，且低温添加剂的体积占电解液总体积的5%‐40%，耐电压添加剂的体积占电解液总体积的0.1%‐1%，中性无机电解质盐在电解液中的浓度为0.5‐3mol/L，一方面，低温添加剂、耐电压添加剂的加入有效提高了超级电容器的低温性能以及工作电压，另一方面，通过调节低温添加剂、耐电压添加剂的体积与电解液总体积的百分比，在提高超级电容器的低温性能以及工作电压的同时保证了电解液的电导率，避免了因超级电容器的容量不足引起的功率下降问题。因此，本发明不仅提高了超级电容器的低温性能以及工作电压，而且保证了电解液的电导率。

2、本发明一种超级电容器水性电解液中低温添加剂采用有机醇类化合物，有机醇类化合物不仅能与水形成了良好的共溶体，而且有机醇类化合物的低冰点特性会使得整个电解液体系的冰点明显降低，进而提高超级电容器的低温性能。因此，本发明提高了超级电容器的低温性能。